ИС-4 “Буревестник”. Альтернативный истребитель ВМФ/ВВС СССР. 1941г.

Из всех довоенных проектов советских авиаконструкторов, этот самолет может претендовать на звание самого оригинального и технически революционного в мире РИ 30-х годов.  Что интересно, при всей своей оригинальности, он не являться  плодом больной фантазии “сумасшедшего профессора”, а результатом  проверенного на опытных машинах, оригинальным  решением сложнейшей задачи стоящей перед авиаконструкторами того времени, предложенной и доведенной до реализации, как не странно летчиком, а не именитым конструктором. И хотя ИС-4 так и не был построен, cемейство современных реактивных самолетов с изменяемой геометрией крыла таких как: МиГ-23/27, Cу-24, Ту-22М/26, Ту-160, F-111, F-14, B-1b, “Tornado”, являются прямыми наследниками его, ИС-1 и ИС-2.

Альтернативная история: В начале 1942 году  на вооружение авианосцев ВМФ СССР Северного и Тихоокеанского флотов, в роли палубного истребителя был принят самолет ШеН-4 К, морская модификация истребителя ШеН-4 (ИС-4) конструкторов Шевченко и Никитина.  Данная машина по праву считается  самым знаменитым палубным истребителем WW2.  По cвоим ТТХ он превосходил японский “Zero”, британский “Seafaer” и американский “Wildcat”, что было доказано в жестоких морских сражениях в 1942-43 гг. От своих противников он получил устрашающее прозвище  “Наваха ”и “Folding knife ”(раскладной нож). Наши моряки и летчики, любя называли ШеН-4К –“Буревестником”.  

ШеН-4К начал свою яркую боевую карьеру в сентябре 1942 года, при отражении японского нападения на Владивосток  и последующих морских сражениях в Тихом океане. Советские морские летчики на “Буревестниках” доминировали в тихоокеанском небе и внесли большой вклад в разгром Японской империи. ШеН-4К закончили свой боевой путь в 1944 году во время “битвы за Исландию”, успешно сражаясь с морской и стратегической авиацией “Новой Антанты”, по количеству сбитых самолетов став самым результативным морским истребителем ВМС в истории. На “Буревестнике”  сражался  морской ас, дважды герой Советского Союза летчик Б.Ф. Сафонов, сбивший 78 самолетов противника и другие прославленные советские летчики. С начала 1944 года “Буревестник”, стал постепенно заменятся новым истребителем  ШеН-6К, построенного по той же схеме. А с 1946 года на смену поршневым истребителям пришли реактивные машинами  с изменяемой геометрией крыла ШеН-24(ИС-24).

Краткое техническое описание самолета ИС-4 (ШеН-4К).

Самолет ИС-4 — свободнонесущий полутораплан, верхнее крыло которого выполнено в форме “чайки” для улучшения обзора из пилотской кабины. Так же как и на предшествующих образцах самолетов ИС, предусмотрена уборка в полете нижнего крыла, превращающая машину из полутораплана в моноплан с высоко расположенным крылом. Нижнее крыло и шасси убираются с помощью подъемного механизма. Центроплан нижнего крыла состоит из двух центропланов и двух консолей. Консоль крыла “ломается” в шарнире, расположением в месте крепления стойки шасси. Одновременно убираются стойки шасси, которые входят в центроплан между лонжеронами и закрываются щитками.

По сравнению с первыми "исами" на ИС-4 были сделаны принципиальные усовершенствования. Подобрана лучшая форма фюзеляжа и отлично сопряженное с ним крыло. Предусмотрено носовое колесо. Ниши в боках фюзеляжа для уборки крыла и шасси должны были закрываться специальными автоматически выдвигающимися стенками, исключающими срыв потока с фюзеляжа. Шасси убиралось в центроплан независимо от уборки нижнего крыла. Вместо открытого козырька на ИС-4 устанавливался хорошо обтекаемый фонарь. Предкрылки на верхнем крыле абсолютно исключали явление бафтинга хвостового оперения. Упрощен механизм уборки нижних крыльев.

На взлете и посадке это должен был быть обычный биплан с небольшой удельной нагрузкой на крыло, чем и обеспечивалась малая скорость взлета и посадки. В полете нижнее крыло складывалось частично в борта фюзеляжа, а частично в ниши верхнего крыла и самолет становился монопланом. Общая площадь крыла уменьшалась и тем самым обеспечивались условия для достижения высокой скорости.

 Шасси трехколесное, с носовой стойкой. Переднее колесо располагается под двигателем и убирается назад. Главные колеса тормозные. Фюзеляж ферменной конструкции. Хвостовая часть обшита выклейкой — шпоном, передняя — металлической обшивкой. Обшивка верхнего крыла дюралюминиевая, нижнего — фанерная. Консоли верхнего крыла металлические, нижнего — цельнодеревянные.

Двигатель М-71Ф мощностью 2000 л.с.

Максимальная скорость у земли — 660 км/ч, а на высоте 6000 м — 720 км/ч!

Посадочная скорость- 120 км/ ч.*

Дальность полета-1200 км.*

Максимальный расчетный потолок — 13300 м.

Вооружение -3 х 20 мм пушки ШВАК*.

Время уборки и выпуска крыла -7-8 сек.*

В варианте палубного истребителя: усиленна конструкция фюзеляжа и шасси, добавлен посадочный крюк и аэронавигационное оборудование. Усиленна антикоррозийная зашита конструкции. Предусмотрен монтаж сбрасываемого топливного бака на 250л. *

*-предполагаемые характеристики.

"А не завышены ли данные по максимальной скорости?" — сомневались специалисты. Вот заключение инженера-испытателя Иосифа Лазарева, который вместе с Петром Стефановским испытывал И-185 в 1942 г. с подобным же мотором М-71. Лазарев, сделав расчеты, подтвердил, что скорость  должна быть порядка 650 км/ч. Подтвердил эти данные и Н.Н.Поликарпов, которому удалось ознакомиться с этим замечательным проектом в начале 1944 г.”

ИС-1/2/4. Реальная история создания.

Прежде чем начать рассказ о судьбе одной неординарной машины, хотелось бы прояснить суть дела. Отношение веса самолета к площади крыла, называемое удельной нагрузкой, во все времена авиации было одной из важнейших характеристик, определяющих летные качества ЛА. При этом всегда был неизбежен принцип: "Выигрываем в подъемной силе, — проигрываем в скорости". Недаром бипланы с большой площадью крыла имели малую скорость отрыва и относительно небольшую скорость горизонтального полета. У моноплана — все наоборот. На помощь пришлось привлекать приспособления, изменяющие геометрическую конфигурацию аппарата — предкрылки, щитки, закрылки, изменяемый шаг винта. Идея более радикального изменения конфигурации машины (крыло изменяемой стреловидности) пришла лишь в 50-е годы, когда воплотить эту идею позволил технологический уровень самолетостроения. В 30-е же годы конструкторов обычно выручала лишь механизация крыла. И только очень немногие из них пытались воплотить рискованную и технически чрезвычайно сложно осуществимую идею крыла изменяемой площади. Французский инженер Махонин в 1931 году построил моноплан с низкорасположенным телескопически раздвигающимся крылом. Несущая площадь его изменялась за счет уменьшения или увеличения размаха. Но особого успеха Махонин не достиг: слишком много хлопот доставлял ненадежный механизм перестройки крыла, а телескопический принцип изменения его геометрии намного ухудшил аэродинамические качества плоскостей. Были и другие, не более удачные попытки изменить площадь несущих плоскостей в полете. И только российскому летчику-испытателю и авиаконструктору Владимиру Васильевичу Шевченко удалось достичь реального успеха.

Попытки авиаконструкторов добиться увеличения максимальной скорости путем перехода к схеме моноплана и установки все более мощных моторов привели, несмотря на механизацию крыла, к некоторому ухудшению взлетно-посадочных свойств истребителей. Требовались аэродромы с увеличенными взлетными полосами, что сужало возможности базирования, особенно в прифронтовых районах. Еще более остро подобная проблема стояла перед палубной авиацией.

В 1938 г. авиаконструктор В.В. Никитин и летчик-испытатель В.В. Шевченко предложили свое решение проблемы совмещения высокой скорости полета и хороших взлетно-посадочных характеристик истребителя. Они использовали ранее нигде не встречавшуюся схему—полутораплан со складывающимся нижним крылом. В начале 1939 г. был построен полноразмерный макет самолета.
С целью создания одноместного экспериментального истребителя было организовано ОКБ-30, начальником которого назначили В.В. Шевченко. Он же стал главным конструктором проекта. КБ-30 под руководством главного конструктора В.Шевченко был разработан уникальный для того времени биплан ИС-1, который затем построили на заводе № 156. До Шевченко никто из зарубежных и наших конструкторов не посягал на статичность всей несущей поверхности, не пытался полностью избавиться от одного, мешающего в скоростном полете крыла. А все дело в том, что биплан этот после отрыва от земли мог убрать не только шасси, но и нижнее крыло, сложив его по шарнирам. При этом колеса убирались в боковые ниши фюзеляжа, сюда же специальным подъемным механизмом убиралась и корневая часть крыла, а концевая — вписывалась в выемку нижней части верхней плоскости. Полученный таким образом моноплан сразу же менял все свои характеристики: значительно уменьшалось лобовое сопротивление, увеличивалась скорость полета. В то время монопланы, имеющие повышенную нагрузку на площадь, как мы уже заметили, обладали довольно высокой максимальной скоростью, но пониженной маневренностью и худшими взлетно-посадочными характеристиками. Бипланы, напротив, славятся отличными маневренными качествами и отменными взлетно-посадочными свойствами. Они не нуждаются в обширных аэродромах, но, увы, их максимальная скорость уже считалась явно недостаточной. Так, к майору Шевченко, летчику-испытателю НИИ ВВС пришла идея в одном самолете соединить лучшие качества моно- и биплана. И вот эскизные расчеты и чертежи Шевченко представил в научную коллегию ВВС. Проект нашли очень интересным и оригинальным, не встречавшимся ранее в мировой практике. Конструктору выделили помещение в старом здании МАИ, небольшие средства и определили коллектив для постройки макета. Узнав о необычной работе, которую ведет Шевченко, выдающиеся летчики Герои Советского Союза Григорий Кравченко, Степан Супрун и Анатолий Серов горячо поддержали энтузиаста, помогли ему советом и делом. К осуществлению идеи подключился и известный летчик комбриг Александр Филин.

В апреле 1938 г. во временном КБ на 5-й Тверской-Ямской действующий макет принципиально нового самолета ИС-1, выполненный по расчетам и чертежам Шевченко бригадой слесарей под руководством инженера Петра Носикова, был продемонстрирован группе летчиков и инженеров НИИ ВВС. Увиденное буквально ошеломило присутствующих: самолет за несколько секунд превращался из биплана в моноплан и обратно. Серов даже воскликнул: "Вот какого самолета нам так не хватало в Испании!". Инженер по эксплуатации В.Тепляков обратил особое внимание собравшихся на высокую точность изготовления всех узлов и агрегатов макета: даже самый ничтожный люфт гидроцилиндра, подтягивающего нижнее крыло биплана, может запросто привести к разрушительным колебаниям плоскостей. Причем следовало ожидать и всевозможные сюрпризы в процессе уборки нижнего крыла и шасси. Ведь "ломаясь" в шарнирах и подтягиваясь к верхнему крылу, нижнее в течение семи секунд перемещается поперек обтекающего самолет потока. И здесь могут быть всякого рода непредвиденные скосы воздушных струй, закрученные вихри. А, возможно, и то, чему названия пока нет: ведь проводился эксперимент впервые в истории авиации. И вот через несколько дней посмотреть на диковинный макет по "наводке" Серова в КБ приехали нарком обороны К.Ворошилов, начальник ВВС А.Локтионов, нарком Авиапрома М.Каганович и другие важные персоны советского руководства. Метаморфозы с макетом самолета всех не на шутку удивили, а Ворошилов похвалил Шевченко:

— Идея ваша очень интересная. Надо доложить товарищу Сталину, необходимо создать отдельное КБ. У вас есть модель, чтобы можно было показать Иосифу Виссарионовичу? Кстати, что означает ваше название — ИС-1?

— "ИС", — ответил Шевченко, — это значит Иосиф Сталин, так мы решили на собрании сотрудников. Один — это первый самолет, созданный для испытаний возможностей уборки крыла и шасси в полете ( в 60-е годы появилась версия, что "ИС" означает "истребитель складной", но в документах такая расшифровка не встречается). За ним предполагается создать более совершенные образцы. Что же касается особого КБ, — то прошу вас, товарищ маршал, не стоит беспокоиться… Не мог же сказать Владимир Васильевич, что большинство его сотрудников как раз из тех, кого "поперли" из других КБ за "недоверие". Вскоре Шевченко вызвали в Кремль на совещание авиаработников. Сталин медленно прохаживался возле стола президиума, спустился в зал, присел рядом с конструктором:

— Ну что ж, товарищ Шевченко, я не против, что вы назвали такой замечательный самолет моим именем. Такая машина, как утверждают специалисты, абсолютно необходима в новых условиях. Когда сможете сделать опытный самолет?

— Постараемся к 1 января сорокового года, товарищ Сталин.

— Ну, а если к Октябрьской революции тридцать девятого?

— Нет, никак не успеем. Дело новое и очень сложное.

А если дадим завод?

Заводом здесь не поможешь, товарищ Сталин.

Ах, какой вы несговорчивый, товарищ Шевченко… Хорошо, подберите кадры, утвердим через товарища Берия. А производственное помещение получите в ЦАГИ…

В мае 1939 г. появился первый официальный приказ № 114: "О предоставлении в распоряжение главного конструктора ОКБ-30 на заводе № 156 тов. Шевченко В.В. на проектирование и постройку самолетов с убирающимися крыльями. Премиальный фонд:

на ИС-1 — 1 500 000 руб.

на ИС-2 — 1 200 000 руб.

Общий кредит на разработку определить в 76 млн. руб."

ИС-1 являлся экспериментальным самолетом, построенным для изучения небывалой до этого схемы и проверки механизма уборки крыла, и шасси в полете. Внешне ИС-1 имел некоторое сходство с И-153.

Нижнее крыло состояло из центроплана и складывающихся консолей. Посредством подъемного механизма, установленного в фюзеляже, центроплан поворачивал на шарнирах крепления к фюзеляжу и складывал нижнее крыло. Подъемный механизм, в свою очередь, состоял из гидроцилиндра и двух кулисных подкосов. Рабочее давление (60 атм) создавалось помпой, установленной на моторе. Консоль имела два лонжерона, склепанных из дюралевых профилей со стенкой. Обшивка из листового дюраля, укрепленная штампованными нервюрами. Нижний центроплан состоял из двух ферменных сварных лонжеронов и центральной трубы крепления кулис подъемного механизма. Нервюры и обшивка центроплана дюралевые.

Шасси и хвостовой костыль убирались одновременно с уборкой крыла. На самолете предусматривалась установка четырех пулеметов ШКАС 7,62 мм, расположенных в центроплане верхнего крыла.

Всеобщий интерес к самолету с убирающимся крылом был настолько велик, что испытания его поручили лучшим военным летчикам. Первый полет произвел 29 мая 1940 г. летчик-испытатель Василий Кулешов. Затем он совершил еще пять полетов. Вопреки опасениям самолет вел себя безукоризненно. Правда, крыло, и шасси Кулешов не убирал. Впервые сделал этот "смертельный трюк" легендарный летчик-испытатель Георгий Шиянов 21 июня 1940 г. Самолет и здесь показал отличные результаты. В заключительном отчете от 9 января 1941 г. Шиянов писал: "Оборудование кабины ИС-1 аналогично самолетам И-153, И-16. Приборы расположены удобно. Органы управления мотором, самолетом и вооружением расположены целесообразно. Посадка в кабине удобная, но обзор для руления имеет слишком узкий сектор. На взлете самолет легко отрывается и не боится боковика. Возможен взлет с подрывом. На больших углах атаки тенденций к сваливанию нет. Наивыгоднейшая скорость набора — 200-210 км/ч. На скорости набора 240 км/ч наблюдается небольшая вибрация хвостового оперения типа бафтинг.

Самолет прост в пилотировании и "плотно сидит" в воздухе. Проявляется незначительное потряхивание хвоста на малых скоростях. Виражит устойчиво, но чувствуется недостаточная мощность мотора. Обзор в воздухе вперед также недостаточен. По прибору доводил скорость до 300 км/ч на высоте 2000 м. Планирует ИС-1 устойчиво, допускает планирование с брошенными рулями. Подвод к земле на посадке на скорости 190 км/ч. Но обзор для посадки недостаточен. Пробег очень устойчив. Производил посадку с боковым ветром до 45° и силой 10 м/сек. Никаких сомнений самолет не вызывает". В облете уникальной машины принял участие и знаменитый летчик С. Супрун. В его умелых руках истребитель ИС-1 продемонстрировал свою стремительность и высокую маневренность. Крыло и шасси Степан убрал сразу же после взлета, чем буквально поразил присутствующих летчиков и конструкторов. В своем заключении по испытаниям ИС-1 Супрун записал: "На рулежке обзор вперед недостаточен. Взлет простой. Амортизация шасси нормальная. При переходе в угол набора самолет слегка потряхивает, что не опасно. Механизм уборки крыльев и шасси расположен очень удобно и просто. Крыло и шасси убираются легко, поведение самолета в этот момент нормальное, просадки нет. Самолет послушен в пилотировании. Вираж и боевой разворот выполняет очень хорошо. Можно делать вираж с креном 70° на скорости 300 км/ч. Вывод из боевого разворота на скорости 220 км/ч. Отбалансированный самолет хорошо летит с брошенной ручкой. Поперечная и продольная устойчивость самолета очень хорошие. При выпуске крыла и шасси поведение самолета нормальное. Посадка проста". Эти оценки нового самолета подтверждает также и третий участник облета талантливый инженер-летчик Алексей Гринчик: "ИС-1 в варианте моноплана очень приятен в полете и устойчиво ведет себя в воздухе"

В январе 1941 г. был готов второй, аналогичный самолет ИС-2 с убирающимся в полете нижним крылом и более мощным мотором М-88 в 950 л.с., который исключал многие недостатки своего предшественника. Было усилено и вооружение — два пулемета 12,7-мм и два — 7,62-мм. Максимальная скорость (расчетная) достигла 600 км/ч. Таким образом, "замах" был сделан на показатели не ниже, чем у Як-1 или Ме-109. Кроме повышения мощности мотора, у ИС-2 был значительно уменьшен мидель фюзеляжа, увеличено его удлинение и сделан более обтекаемый капот двигателя. Несколько уменьшена при этом площадь крыльев. К сожалению, началась война, и на ИС-2 успели сделать всего лишь четыре испытательных полета. Затем программа была свернута. Помимо высокой сложности в производстве и относительной дороговизны машины, сыграло роль и то, что ИС-2 не мог реализовать в бою свои маневренные качества в варианте биплана. Ведь нижнее крыло у него выпускалось синхронно с шасси, а это резко повышало лобовое сопротивление и, соответственно, снижало летные данные.

В 1941 г. был разработан проект истребителя ИС-4 с двигателем жидкостного охлаждения М-120 (мощность 1800 л.с). Он имел трехколесное шасси с применением носовой стойки. Переднее колесо располагалось под двигателем и убиралось назад. Кабина со сдвижным фонарем была каплевидной формы. Расчетная максимальная скорость истребителя составляла 720 км/ч.

В условиях начавшейся войны дальнейшие работы по доводке истребителей типа ИС пришлось прекратить, хотя в конструкторском бюро уже велись предварительные расчеты для опытных ИС-3 и ИС-4. Но эра винтомоторных самолетов уходила, и реализовать замечательные качества ИС-4 на практике не удалось. Последней работой Шевченко был эскизный проект самолета ИС-14, сделанный в 1947 г. Проект сопровождался письмом авиаконструктора в ЦК партии. На этот раз Шевченко разработал принципиально новую схему — высокоплан с малой несущей поверхностью при большой стреловидности крыла на максимальном режиме полета. Крыло поворачивалось в горизонтальной плоскости при помощи шарнирного соединения. Консоль по верхнему обрезу фюзеляжа могла быть откинута назад под углом до 61 градусов. Этот реактивный истребитель-перехватчик при полном полетном весе 3200 кг должен был достичь скорости значительно более высокой, чем на других самолетах с подобными двигателями.

1 — ИС — 1 с мотором М-63, экспериментальный самолет с изменяемой в полете площадью крыла (1939 г.),
2 — ИС-2 с мотором М-88, одноместный истребитель с изменяемой в полете площадью крыла (1940 г.),
3 — ИС-4 с мотором АМ-37, скоростной маневреный истртребитель с изменяемой в полете площадью крыла (1940 г.),
4 — ИС-14 скоростной маневренный истребитель с изменяемой в полете площадью крыла (1941 г.),
5 — ИС с мотором М-71Ф, скоростной истребитель с изменяемой в полете площадью крыла (проект 1942 г.),
6 — истребитель-перехватчик с изменяемой стреловидностью крыла (проект 1947 г.).